Sistemi Avionici ed Equipaggiamenti di Bordo
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Questions and Answers

Cosa sono i calcolatori per l'avionica?

Sono Embedded Systems.

Quali sono i due parametri secondo cui vengono valutati i componenti hardware?

  • Velocità e programmabilità
  • Flessibilità e intensità di processo (correct)
  • Flessibilità e velocità
  • Ottimizzazione e efficienza

    • Cosa significa l'acronimo FPGA?

  • Multiplexer
  • Analog to Digital converter
  • Digital Signal Processor
  • Field Programmable Gate Array (correct)

    • Il DSP esegue molte operazioni diverse in modo ottimizzato.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Cosa fa il sistema di gestione dei dati per le informazioni?

    <p>combina le informazioni dalle varie fonti e le rende disponibili ad essere scaricate (downlink) o utilizzate a bordo</p> Signup and view all the answers

    Il convertitore analogico - digitale svolge le operazioni di sampling (campionamento nel tempo) e ____________ (nella tensione) di un segnale analogico.

    <p>quantizzazione</p> Signup and view all the answers

    Cosa indica il termine Avionica?

    <p>AVIation electrONICS</p> Signup and view all the answers

    Quali sono le principali funzioni dei sistemi avionici?

    <p>Tutte le precedenti</p> Signup and view all the answers

    Ogni sistema avionico ha la funzione di gestione degli Housekeeping Data di tutti i sistemi imbarcati e di ________________.

    <p>Defense</p> Signup and view all the answers

    Qual è il processo che genera un segnale analogico a gradini a partire dalla serie di dati quantizzati digitali?

    <p>Zeroth Order Hold (ZOH)</p> Signup and view all the answers

    Quali sono i componenti principali di un calcolatore?

    <p>CPU, RAM, ROM, I/O, Address bus, Data bus, Control bus</p> Signup and view all the answers

    I sistemi avionici moderni utilizzano solo hardware e non software.

    <p>False</p> Signup and view all the answers

    Qual è il termine per il più piccolo incremento di tempo misurabile nel word time?

    <p>Time word granularity</p> Signup and view all the answers

    Abbina i seguenti componenti dell'architettura di un computer:

    <p>CPU = Unità di elaborazione centrale ROM = Memoria di sola lettura I/O = Input e Output RAM = Memoria ad accesso casuale</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Introduzione ai Sistemi Avionici

    • Il termine "Avionica" indica l'insieme di elettroniche e funzionalità sempre più complesse e diversificate utilizzate in aeronautica.
    • La storia dei sistemi avionici inizia negli anni '30 e prosegue nel corso della II Guerra Mondiale, con sviluppi militari e successivi sviluppi civili.
    • Attualmente, circa il 50% del costo di un velivolo, di un sistema d'arma o di un veicolo spaziale è imputabile ai sistemi avionici.

    Funzionalità dei Sistemi Avionici

    • I sistemi avionici hanno diverse funzioni, tra cui:
      • Comunicazione: capacità di comunicare a bordo del velivolo, con altri velivoli o con stazioni di terra.
      • Sorveglianza e Identificazione: osservare l'ambiente circostante e identificare altri velivoli e oggetti.
      • Navigazione: determinare la posizione e la velocità del velivolo e determinare rotte e posizioni di waypoint.
      • Controllo del Volo: determinare l'assetto del velivolo e controllarlo.
      • Gestione del Veicolo: gestione degli housekeeping data di tutti i sistemi imbarcati.
      • Difesa: capacità di rilevare, localizzare e identificare le minacce e di attivare le adeguate contromisure.

    Evoluzione dei Sistemi Avionici

    • Due principali passaggi evolutivi nello sviluppo dei sistemi elettronici di bordo:
      • Anni '60/'70: introduzione dei transistor e quindi dei componenti a stato solido, che sostituiscono tubi e valvole.
      • Anni '70/'80: avvento dei circuiti integrati.

    Calcolatori Avionici

    • I calcolatori per l'avionica sono Embedded Systems, basati su un processore che lavora in tempo reale per controllare un sottosistema.
    • Devono lavorare in ambienti ostili a causa delle condizioni esterne e delle interferenze elettromagnetiche interne.### Architettura dei computer avionici
    • I computer avionici utilizzano microprocessori e combinano hardware e software per processare grandi quantità di dati in breve tempo.

    Componenti hardware

    • ASIC (Application Specified Integrated System): esegue un'unica operazione in modo estremamente ottimizzato e non è riprogrammabile.
    • FPGA (Field Programmable Gate Array): composto da una parte programmabile e da una non programmabile.
    • DSP (Digital Signal Processor): esegue molte operazioni diverse in modo non ottimizzato.

    Sistemi di controllo

    • I sistemi di controllo sono la base dei calcolatori e degli equipaggiamenti avionici.
    • I principali sistemi di controllo sono quelli ad anello aperto e ad anello chiuso con feedback.

    Data handling

    • Il sistema di gestione dei dati combina le informazioni dalle varie fonti e le rende disponibili ad essere scaricate (downlink) o utilizzate a bordo.

    Condizionamento e protezione del segnale

    • Il cablaggio del velivolo può funzionare come un'antenna, specialmente in strutture composite.
    • Misure specifiche devono essere adottate per limitare gli effetti di picchi di tensione e corrente dovuti a fulmini, HIRF (High Intensity Radio Fields) e interferenze con altri componenti elettronici.
    • Protezioni aggiuntive:
      • Voltage clamping: protegge dai picchi di tensione.
      • EMI Filtering: elimina il rumore RF e minimizza le sovracorrenti.
      • Surge protection: minimizza le sovracorrenti dovute ad effetti esterni.
      • Isteresi: evita le resistenze magnetiche nel passaggio del segnale da 0 a 1 e viceversa.

    Multiplexer - MUX

    • Il multiplexer serializza i segnali di ingresso e li seleziona attraverso i select pins (segnale binario) e li invia uno a uno all'output.
    • Ad esempio: MUX 16 canali → 4 select pins - 24, MUX 8 canali → 3 select pins - 23.

    Analog to Digital converter - ADC

    • Il convertitore analogico-digitale esegue le due operazioni di sampling (campionamento nel tempo) e quantizzazione (nella tensione) di un segnale analogico.
    • Il sampling è governato dal Teorema di Nyquist: fc > 2,2 · fm.
    • Il massimo errore di quantizzazione è definito come max( E) = 0,5 · ∆V.
    • Parametri importanti degli ADC:
      • Refresh rate: intervallo tra due output di dati consecutivi.
      • Latenza: tempo necessario a ricevere l'output dato l'input.
      • Uso dei filtri anti-aliasing.

    Conversione digitale-analogico

    • Il processo che genera un segnale analogico a gradini, a partire dalla serie di dati quantizzati digitali, è detto Zeroth Order Hold (ZOH).

    • Il circuito ZOH produce informazioni continue fisse in una scala a gradini.

    • La scala viene filtrata per smussare i gradini e ottenere un segnale analogico quasi sinusoidale.### Componenti di un Calcolatore

    • Un calcolatore è composto da una Central Processing Unit (CPU), memoria (RAM e ROM), input e output (I/O), un Address bus, un Data bus e un Control bus.

    Gestione del Tempo

    • La gestione del tempo è importante per la sincronizzazione e la datazione delle informazioni.
    • I parametri critici per la gestione del tempo sono: granularità della parola tempo (Time word granularity), requisiti di stabilità (Stability requirement) e incertezza accettabile (Acceptable uncertainty).
    • Gli orologi atomici hanno una grande stabilità.

    Elaborazione in Tempo Reale

    • L'elaborazione in tempo reale è la gestione e l'elaborazione delle informazioni mentre l'evento avviene o subito dopo la creazione dell'informazione.
    • Esistono due tipi di elaborazione in tempo reale: Hard real-time, che richiede dati elaborati entro un tempo determinato, e Soft real-time, che richiede l'esecuzione delle richieste il più presto possibile.

    Watchdog Timer

    • Il Watchdog timer è un elemento che verifica che hardware e software del computer funzionino come previsto.
    • In caso di guasto, il Watchdog timer esegue un'azione di ripristino predeterminata, come un reset del computer o un'interruzione.

    Memoria

    • La memoria conserva la sequenza di istruzioni da eseguire, spazio per costanti, variabili e risultati in output.
    • La memoria è divisa in tre tipi: ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) e Memoria Flash.
    • La ROM è una memoria non volatile che conserva dati permanenti, come il codice dei programmi.
    • La RAM è una memoria volatile che conserva dati transitori e variabili utilizzate dai programmi.

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    Appunti del corso di laurea in Ingegneria Aerospaziale del Politecnico di Torino. Il quiz tratta delle funzionalità dei sistemi avionici, calcolatori avionici e architetture dei sistemi avionici.

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